CN117678672A - 颗粒型酵母水解物、其制备方法及应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种颗粒型酵母水解物、其制备方法及应用。该制备方法包括：将酿酒酵母菌株进行发酵培养，得到酵母乳依次进行热击、酶解、灭酶和浓缩处理，得到酵母乳浓缩液与酵母代谢物浓缩液混合，得到溶配液进行流化床干燥，得到颗粒型酵母水解物。本发明通过使用流化床干燥工艺处理酶解后的酵母乳，得到的酵母水解物具有更大的颗粒度，更小的比表面积，进而降低干燥后的酵母水解物与空气等外界环境的接触面积，最终改善酵母水解物的抗吸潮结块性能。同时还可以引入具有一定生长促进功能的酵母代谢物，两者协同作用能够进一步增强诱食效果，提高动物采食量，促进动物生长，增加消化率，作为蛋白饲料具有广阔的应用前景。

Description

颗粒型酵母水解物、其制备方法及应用

技术领域

本发明涉及生物发酵技术领域，具体而言，涉及一种颗粒型酵母水解物、其制备方法及应用。

背景技术

蛋白质是饲料中最重要的组分之一，也是配合饲料中成本最高的部分。我国饲料总产量全球第一，但是蛋白性饲料原料严重短缺，进口依存度高。进口的蛋白性饲料原料存在价格无序波动的问题，还有潜在的生物风险，因此开发优质的饲用蛋白原料成为行业内研究的热点。酵母水解物是酵母的酶解产物，含有丰富的蛋白、核酸、细胞壁多糖等，可以通过自溶、化学处理、机械破壁或额外加酶水解得到，作为一种优质的饲用蛋白原料已经受到行业的广泛关注和应用。然而现有技术中的酵母水解物，特别是喷雾干燥类产品，在实际使用过程中容易出现吸潮结块等情况，影响正常使用，吸潮后诱食效果下降，生物体对其的消化率也会降低。同时，在酵母水解物的常规生产过程中，通常对酵母细胞进行分离甚至洗涤操作之后，再对酵母乳进行自溶、酶解等操作，而酵母在发酵过程中代谢产生的多种对于畜禽动物的生长具有一定的促进效果的功能性物质，则随着分离洗涤过程作为发酵废水被排放，造成浪费。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种颗粒型酵母水解物、其制备方法及应用，以解决现有技术中酵母水解物容易吸潮、诱食效果差、消化率低的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种颗粒型酵母水解物的制备方法，包括以下步骤：步骤S1，将酿酒酵母菌株进行发酵培养，得到酵母乳；步骤S2，将酵母乳依次进行热击、酶解、灭酶和浓缩处理，得到酵母乳浓缩液；步骤S3，将酵母乳浓缩液与酵母代谢物浓缩液混合，得到溶配液；步骤S4，将溶配液进行流化床干燥，得到颗粒型酵母水解物。

进一步地，步骤S3中，酵母代谢物浓缩液中干物质质量浓度为20～80％。

进一步地，步骤S3中，酵母乳浓缩液与酵母代谢物浓缩液的质量比为5:5～9:1；优选地，酵母乳浓缩液与酵母代谢物浓缩液的质量比为7:3～9:1。

进一步地，步骤S4中，将溶配液进行流化床干燥前，还包括将溶配液加热至70～85℃的过程；优选地，流化床干燥的进料流量为1～5m³/h，风量为60000～90000m³/h。

进一步地，酿酒酵母菌株为酿酒酵母菌株d8.8，拉丁学名Saccharomycescerevisiae，保藏编号为CCTCC NO.M2017148。

进一步地，步骤S2中，使用复合酶进行酶解，复合酶为木瓜蛋白酶、中性蛋白酶和碱性蛋白酶的两种或两种以上；优选地，以酵母乳的干物质重量计，木瓜蛋白酶的添加量为1～5‰，中性蛋白酶的添加量为1～5‰，碱性蛋白酶的添加量为1～5‰；更优选地，以酵母乳的干物质重量计，木瓜蛋白酶的添加量为2～3‰；中性蛋白酶的添加量为2～3‰；碱性蛋白酶的添加量为2～3‰。

进一步地，步骤S2中，热击处理的温度为50～60℃，热击处理的时间为40～50s；优选地，灭酶处理的温度为85～95℃，灭酶处理的时间为2～4h。

根据本发明的另一方面，提供了一种颗粒型酵母水解物，由本发明的制备方法得到，颗粒型酵母水解物包含粗蛋白质、甘露寡糖和核酸，以颗粒型酵母水解物的干物质重量计，粗蛋白的含量为25.0％～50.0％，甘露寡糖的含量为5.0％～15.0％，核酸的含量为5.0％～10.0％。

根据本发明的另一方面，提供了一种饲料，包括上述颗粒型酵母水解物，优选地，以干物质重量计，饲料包括1～10wt.％的颗粒型酵母水解物。

进一步地，饲料为水产饲料、畜禽饲料或反刍动物饲料。

应用本发明的技术方案，通过使用流化床干燥工艺处理酶解后的酵母乳，得到的酵母水解物具有更大的颗粒度，更小的比表面积，进而降低干燥后的酵母水解物与空气等外界环境的接触面积，最终改善酵母水解物的抗吸潮结块性能。同时还可以引入具有一定生长促进功能的酵母代谢物，两者协同作用能够进一步增强诱食效果，提高动物采食量，促进动物生长，增加消化率，作为蛋白饲料具有广阔的应用前景。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明实施例1和对比例1至2的抗吸潮能力评估照片。

其中，上述附图1包括以下附图标记：

1、实施例1颗粒型酵母水解物；2、对比例1酵母水解物；3、对比例2酵母水解物。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

正如本发明背景技术中所述，现有技术中存在酵母水解物容易吸潮、诱食效果差、消化率低的问题。为了解决上述问题，在本发明一种典型的实施方式中，提供了一种颗粒型酵母水解物的制备方法，包括以下步骤：步骤S1，将酿酒酵母菌株进行发酵培养，得到酵母乳；步骤S2，将酵母乳依次进行热击、酶解、灭酶和浓缩处理，得到酵母乳浓缩液；步骤S3，将酵母乳浓缩液与酵母代谢物浓缩液混合，得到溶配液；步骤S4，将溶配液进行流化床干燥，得到颗粒型酵母水解物。

本发明先将酿酒酵母菌株进行发酵培养，得到酵母乳，随后将酵母乳进行热击，使酵母进行自溶破壁，便于后续酶解过程的顺利进行。在自溶后的酵母乳中加入酶进行酶解，可以将酵母生物蛋白质等大分子水解为小肽及氨基酸等各种生物小分子物质，有利于生物体的吸收利用。然后进行灭酶和浓缩处理，得到酵母乳浓缩液后，将酵母乳浓缩液与水、酵母代谢物浓缩液混合得到溶配液，进一步增强诱食效果，提高动物采食量，增加消化率，尤其是干物质消化率和粗蛋白质消化率均优于现有酵母水解物类产品。最后将溶配液进行流化床干燥，干燥气流和溶配液物料间具有较大的接触面积，干燥效率高；同时，相比与现有技术常用的喷雾干燥或者滚筒干燥，使用流化床干燥工艺获得的酵母水解物具有更大的颗粒度，更小的比表面积，可以降低干燥后的酵母水解物与空气等外界环境的接触面，因此可以得到具有更好的抗吸潮结块能力的颗粒型酵母水解物。

酵母代谢物浓缩液为酵母经过液体发酵培养后，将酵母细胞分离除去后浓缩而成的溶液，富含矿物质、氨基酸、有机酸、腐殖酸及其它多种酵母发酵过程产生的代谢产物，目前主要广泛应用于农业有机肥料等领域。生产工艺路线如下：糖蜜—酵母发酵—分离—分离的发酵液—浓缩—酵母代谢物浓缩液。

酵母代谢物浓缩液需要具有合适的质量浓度，在一种优选的实施方式中，步骤S3中，酵母代谢物浓缩液中干物质质量浓度为20～80％，从而在保证其对颗粒型酵母水解物的诱食增强效果的同时，进一步降低使用成本。

在一种优选的实施方式中，步骤S3中，酵母乳浓缩液与酵母代谢物浓缩液的质量比为5:5～9:1，在上述范围内得到的颗粒型酵母水解物产品具有更好的抗吸潮性能的同时，两种成分的诱食协同效果更佳，动物采食量更高。优选地，酵母乳浓缩液与酵母代谢物浓缩液的质量比为7:3～9:1，可以进一步促进动物生长，增加动物消化率。

流化床干燥的工艺参数需要根据本发明的酵母溶配液进行适当的调整，在一种优选的实施方式中，步骤S4中，将溶配液进行流化床干燥前，还包括将溶配液加热至70～85℃的过程，具体地，将溶配液泵送到缓冲罐后开启均质泵循环待用，流化床系统正常运行之后开始进料，干燥效果更佳。优选地，流化床干燥的进料流量为1～5m³/h，风量为60000～90000m³/h，上述流化床干燥的工艺参数更适合对本发明的酵母溶配液进行干燥，能够更好地控制干燥后酵母水解物的大粒径，干燥效果更好。

在一种优选的实施方式中，酿酒酵母菌株为酿酒酵母菌株d8.8，拉丁学名Saccharomyces cerevisiae，保藏编号为CCTCC NO.M2017148，具体保藏信息如下：酿酒酵母菌株d8.8(Saccharomyces cerevisiae d8.8)于2017年3月29日保藏在中国典型培养物保藏中心(CCTCC)，保藏编号为CCTCC：M2017148，保藏地址：中国.武汉.武汉大学，邮政编码：430072；电话：(027)-68754052。使用该菌株经过本发明的制备方法得到的颗粒型酵母水解物的诱食效果和消化率更佳。

为进一步增强酵母生物大分子水解为生物小分子物质的速率，在一种优选的实施方式中，步骤S2中，使用复合酶进行酶解，复合酶为木瓜蛋白酶、中性蛋白酶和碱性蛋白酶的两种或两种以上，这些酶在酶解酵母乳的过程中的酶活高、热稳定性好，也更天然卫生安全；优选地，以酵母乳的干物质重量计，木瓜蛋白酶的添加量为1～5‰，中性蛋白酶的添加量为1～5‰，碱性蛋白酶的添加量为1～5‰，这些酶的添加量包括但不限于上述范围，在上述范围内时酶解速率更高，又不会造成酶原料的浪费。为进一步提高酶解效果，增强生物体对颗粒型酵母水解物产品的消化率，尤其是干物质消化率和粗蛋白质消化率，更优选地，以酵母乳的干物质重量计，木瓜蛋白酶的添加量为2～3‰；中性蛋白酶的添加量为2～3‰；碱性蛋白酶的添加量为2～3‰。

出于增加酵母自溶破壁效果的目的，在一种优选的实施方式中，步骤S2中，热击处理的温度为50～60℃，热击处理的时间为40～50s；优选地，灭酶处理的温度为85～95℃，灭酶处理的时间为2～4h，在酶的灭活更彻底的同时，不会破坏生成的功能性小分子物质。

在本发明又一种典型的实施方式中，还提供了一种颗粒型酵母水解物，由本发明的制备方法得到，颗粒型酵母水解物包含蛋白质、甘露寡糖和核酸，以颗粒型酵母水解物的干物质重量计，粗蛋白的含量为25.0％～50％，甘露寡糖的含量为5.0％～15.0％，核酸的含量为5.0％～10％，具有良好的抗吸潮性能，诱食效果强烈，消化率尤其是干物质消化率和粗蛋白质消化率高。

在本发明又一种典型的实施方式中，还提供了一种饲料，包括本发明的颗粒型酵母水解物，优选地，以干物质重量计，饲料包括1～10wt.％的颗粒型酵母水解物，更优选为1～5wt.％，上述添加量的颗粒型酵母水解物与基础日粮比如小麦面粉混合使用，即可达到较好的诱食效果和消化率，饲料的抗吸潮能力也得到进一步提升。优选上述饲料为水产饲料、猪饲料、禽饲料或反刍动物饲料，更加适用。

以下结合具体实施例对本申请作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本申请所要求保护的范围。

实施例1

(1)酵母发酵培养

酿酒酵母菌株d8.8(Saccharomyces cerevisiaed 8.8)，保藏编号为CCTCCNO.M2017148。

培养液含有碳源、氮源、磷源，其中碳源为质量分数35％的糖蜜7000g，氮源为硫酸铵600g，磷源为磷酸二氢铵450g。将培养液在121℃灭菌10min，上罐流加，接种酵母菌进行发酵培养，发酵温度30℃，发酵时间14小时，发酵pH控制在4.5～6.4，获得纯培养液体发酵酵母乳。

(2)酵母自溶

将酵母乳在55℃热击50s后，添加相当于酵母乳干物质重量的3‰的柠檬酸，在55℃进行9h的自溶。

(3)酵母酶解

自溶处理后调节酵母乳pH至5.5，温度为60℃，加入相当于酵母乳干物质重量2.5‰的木瓜蛋白酶进行10h的酶解反应；随后调节酵母乳pH为5.5，温度为65℃，加入相当于酵母乳干物质重量2‰的中性蛋白酶进行8h的酶解反应；再调节酵母乳pH为8，温度为65℃，加入相当于酵母乳干物质重量2.5‰的碱性蛋白酶进行12h的酶解反应。

(4)酵母乳浓缩

酶解反应结束后，将酵母乳升温到85℃保温4h灭活酶，并浓缩成干物质重量百分比为30％的酵母乳浓缩液。

(5)溶配

在溶配罐中分别加入酵母乳浓缩液和干物质质量浓度为50％的酵母代谢物浓缩液，以干物质重量计两者的重量比为7:3，充分搅拌混匀。

(6)干燥

将上述溶配液加热至80℃，按照1.5m³/h的进料流量泵入流化床，风量75000m³/h得到颗粒型酵母水解物。

实施例2

实施例2与实施例1的区别在于，步骤S3中，在溶配罐中分别加入酵母乳浓缩液和干物质质量浓度为80％的酵母代谢物浓缩液，酵母乳浓缩液与酵母代谢物浓缩液的干物质重量比为9:1。流化床干燥的进料流量为1m³/h，风量为60000m³/h。

实施例3

实施例3与实施例1的区别在于，步骤S3中，在溶配罐中分别加入酵母乳浓缩液和干物质质量浓度为20％的酵母代谢物浓缩液，酵母乳浓缩液与酵母代谢物浓缩液的干物质重量比为5:5。流化床干燥的进料流量为5m³/h，风量为90000m³/h。

实施例4

实施例4与实施例1的区别在于，热击处理的温度为50℃，热击处理的时间为50s；加入的复合酶为木瓜蛋白酶2‰和中性蛋白酶3‰；灭酶处理的温度为85℃，灭酶处理的时间为4h。

实施例5

实施例5与实施例1的区别在于，热击处理的温度为60℃，热击处理的时间为40s；加入的复合酶为中性蛋白酶1‰和碱性蛋白酶5‰；灭酶处理的温度为95℃，灭酶处理的时间为2h。

对比例1

对比例1与实施例1的区别在于，干燥步骤使用喷雾干燥。干燥参数：进风温度165℃，出风温度96℃，雾化压力130bar，收料温度35℃。

对比例2

对比例2与实施例1的区别在于，干燥步骤使用滚筒干燥。干燥参数：滚筒表面干燥温度≥115℃，干燥时间30～60s；滚筒底槽的物料温度90～95℃，持续沸腾，平均30min补料一次。

评估方法：

1、抗吸潮能力评估方法：在室内条件(温度：20～26℃，相对湿度：45～60％)敞开自然放置0、6、12、24、48、72h后观察不同产品的吸潮结块情况。

2、诱食效果评估方法：

驯化阶段：挑选无病、体表无伤的泥鳅140尾，随机放入7个玻璃缸(0.8m×0.6m×0.3m)中，每缸泥鳅20尾。在玻璃缸上方用细铁丝悬挂2个鱼粉饵料球，饵料球质量为5.0g，双球间距20.0cm，离底高度5.0cm，用于泥鳅对饵料球的啄咬，驯化期为3天，驯化至饵料球放入，泥鳅马上开始咬食为止。

正式实验阶段：

鱼粉饵料球：鱼粉、小麦面粉和水按照1.0g:98.0g:54.0g混合而成；

酵母水解物饵料球：酵母水解物、小麦面粉和水按照1.0g:98.0g:54.0g混合而成；

在每个玻璃缸同时放入1个鱼粉球和1个酵母水解物球，记录放入时间，用摄像机观察泥鳅啄咬饵料球的情况，放入10min后取出，记录鱼粉饵料球和酵母水解物饵料球的末重，差值即为每个处理的摄食量。每天实验结束后用市售颗粒饲料(通威泥鳅配合饲料8612)表观饱食投喂，实验期间每日换水30.0％以保证水质，水中的溶氧控制在7.0～8.0mg/L，水温控制在20.0～25.0℃。

摄食量(g/10尾鱼)＝(饵料球初重－饵料球末重)÷2；

总摄食量(g/10尾鱼)＝酵母水解物饵料球摄食量+鱼粉饵料球摄食量；

相对摄食率＝(酵母水解物饵料球摄食量－鱼粉饵料球摄食量)÷总摄食量×100。

3、消化率评估方法：消化道酶粗提取液消化法(《饲料工业》2005年第20期48～51，黄沧海等，2005年)分别测定肉食性加州鲈、杂食性鲫鱼和草食性草鱼对饲料原料的消化率，评估不同食性鱼类对酵母水解物的干物质和粗蛋白质体外消化率。

准确称取样品各1.000g，放入250mL带塞三角瓶中，加0.02mol/L、pH 7.4的磷酸缓冲液40.0mL，酶粗液10.0mL，加入双抗(青霉素150IU/mL、硫酸链霉素150IU/mL),置于(28.0±1.0)℃的恒温生化培养箱中,在以50次/min震荡的摇床上进行离体消化12h。每个样品分别作3个平行样。鱼类消化道的酶粗液离体消化12h后终止反应，用定量滤纸过滤，并用温水冲洗3～4次，取滤渣(含滤纸)在85.0℃下烘干至恒重并准确称重。测定消化过滤后各实验组残渣中干物质和粗蛋白的含量。

干物质体外消化率＝(样品干物质重量－滤渣干物质重量)×100÷样品干物质重量

粗蛋白质体外消化率＝[(样品干物质重量×样品粗蛋白质含量)－(滤渣干物质重量×滤渣粗蛋白质含量)]×100÷(样品干物质重量×样品粗蛋白质含量)

对实施例1至5和对比例1至2的酵母水解物产品进行成分检测，结果见表1。

对实施例1和对比例1至2的产品进行抗吸潮能力评估，结果见图1，实施例2至5与实施例1的结果相似。

对实施例1至5和对比例1至2的产品进行诱食效果评估，结果见表2至表3。

对实施例1至5和对比例1至2的产品进行消化率评估，结果见表4至表5。

表1

表2

表3

表4

表5

由表1和图1可知，与对比例的酵母水解物相比，本发明实施例中颗粒型酵母水解物的平均粒度更大，水分、蛋白质、甘露寡糖和核酸含量基本相当，同等条件下抗吸潮、结块效果更显著。由表2和表3可知，本发明实施例的颗粒型酵母水解物和对比例1和2的酵母水解物对于泥鳅的诱食效果均优于鱼粉，实施例1的相对诱食率比对比例1和对比例2均高20％左右，可见本发明的颗粒型酵母水解物诱食效果强烈，可以显著提高动物的采食量。由表4至表5可知，除肉食性鱼类的干物质消化外，3种不同食性的鱼类对实施例颗粒型酵母水解物的干物质消化率和粗蛋白质消化率均优于对比例1和2的酵母水解物类产品，特别是杂食性和草食性鱼类的消化率改善效果显著。

综上所述，本发明制备得到的颗粒型酵母水解物作为动物饲料的蛋白性原料，具有良好的抗吸潮性能，诱食效果强烈，可以明显提高动物采食量，改善动物消化率，促进动物生长。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种颗粒型酵母水解物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1，将酿酒酵母菌株进行发酵培养，得到酵母乳；

步骤S2，将所述酵母乳依次进行热击、酶解、灭酶和浓缩处理，得到酵母乳浓缩液；

步骤S3，将所述酵母乳浓缩液与酵母代谢物浓缩液混合，得到溶配液；

步骤S4，将所述溶配液进行流化床干燥，得到所述颗粒型酵母水解物。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述酵母代谢物浓缩液中干物质质量浓度为20～80％。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述酵母乳浓缩液与所述酵母代谢物浓缩液的质量比为5:5～9:1；优选地，所述酵母乳浓缩液与所述酵母代谢物浓缩液的质量比为7:3～9:1。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中，将所述溶配液进行所述流化床干燥前，还包括将所述溶配液加热至70～85℃的过程；优选地，所述流化床干燥的进料流量为1～5m³/h，风量为60000～90000m³/h。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述酿酒酵母菌株为酿酒酵母菌株d8.8，拉丁学名Saccharomyces cerevisiae，保藏编号为CCTCC NO.M2017148。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，使用复合酶进行所述酶解，所述复合酶为木瓜蛋白酶、中性蛋白酶和碱性蛋白酶的两种或两种以上；优选地，以所述酵母乳的干物质重量计，所述木瓜蛋白酶的添加量为1～5‰，所述中性蛋白酶的添加量为1～5‰，所述碱性蛋白酶的添加量为1～5‰；更优选地，以所述酵母乳的干物质重量计，所述木瓜蛋白酶的添加量为2～3‰；所述中性蛋白酶的添加量为2～3‰；所述碱性蛋白酶的添加量为2～3‰。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述热击处理的温度为50～60℃，所述热击处理的时间为40～50s；优选地，所述灭酶处理的温度为85～95℃，所述灭酶处理的时间为2～4h。

8.一种颗粒型酵母水解物，其特征在于，所述颗粒型酵母水解物由权利要求1至7中任一项所述的制备方法得到，所述颗粒型酵母水解物包含粗蛋白质、甘露寡糖和核酸，以所述颗粒型酵母水解物的干物质重量计，所述粗蛋白的含量为25.0％～50.0％，所述甘露寡糖的含量为5.0％～15.0％，所述核酸的含量为5.0％～10.0％。

9.一种饲料，其特征在于，所述饲料包括权利要求8所述的颗粒型酵母水解物，优选地，以干物质重量计，所述饲料包括1～10wt.％的所述颗粒型酵母水解物。

10.根据权利要求9所述的饲料，其特征在于，所述饲料为水产饲料、畜禽饲料或反刍动物饲料。